MASINAELEMENDID I

1. MASINAELEMENDID I Harjutustund nr 3 Masinaelementide vahetatavus, mõõtmestamine ja tolereerimine Istude analüüs A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

2. MASINAELEMENDID I Harjutustund nr 3 Tunni kava Masinaelementide vahetatavus ja kokkusobivuse nõuded Ülesanne 1. Masinaelementide kokkusobivuse nõuded Mõõtmestamine ja tolereerimine Ülesanne 2. Tolerantsi määramise näide Ülesanne 3. Detaili tolereerimise näide Istude analüüs Ülesanne 4. Istu analüüsi näide Kordamisküsimused A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

3. Ohutus Õige materjal Vajalik tugevusvaru Õiged mõõtmed ja kuju Funktsionaalsus Optimaalsed talituslikud omadused Majanduslik tasuvus Seadusandlus ja standard Võimalikult palju sama marki materjali ja standardseid lahendusi Tehnoloogilisus Masinaelementide jätkusuutslikkuse kriteeriumid A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

4. Konstrueerimis-protsessi üldised faasid Masinaelementide konstrueerimise alused Priit Põdra, Masinaelemendid I loengumaterjal, 2011 A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

5. 1. Masinaelementide vahetatavus ja kokkusobivuse nõuded ? Ülesanne nr 1. Masinaelementide kokkusobivuse nõuded Antud: sõlm - võllile pressitud hammasratas (pressliide) s.t. hammasratas on pinguga võllil. Mis nõuded peavad olema täidetud, et tagada selle sõlme komponentide kokkusobivuse ja seega sõlme töövõimelisuse, töökindluse ja jätkusuutlikkuse? http://adrenalinpedstop.blogspot.com/2011/01/road-performance-packages-for-minarelli.html A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

6. 1. Masinaelementide vahetatavus ja kokkusobivuse nõuded • Ülesanne nr 1. Masinaelementide kokkusobivuse nõuded • Masinaelementide (võll ja hammasratas) kokkusobivuse nõude pressliite korral: • Ping peab olema optimaalne, et garanteerida piisav hõõrdejõud detailide vahel (elastsete deformatsioonide arvel), kuid samas tuleks vältida plastseid deformatsioone e. materjali voolamist ja väsimuspurunemist. • Liiga väike ping → läbilibisemine; • Liiga suur ping → väsimuspurunemine ja rummu materjali voolamine. Hammasratta rumm A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

7. 1. Masinaelementide vahetatavus ja kokkusobivuse nõuded • Ülesandest tulenevad küsimused: • Kuidas tagada detaili vajalikud mõõtmete hälved (optimaalne kokkusobivus)? • Mis piirides võivad kõikudadetaili mõõtmed ja kui suur on nõutud detaili täpsus? A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

8. 1. Masinaelementide vahetatavus ja kokkusobivuse nõuded Vahetatavuse mõiste Vahetatavuson tehniliste süsteemide konstrueerimise, tootmise ja ekspluatatsiooni põhimõte, millega kindlustatakse üksteisest sõltumatult valmistatud detailide montaaž koostuks ilma detailide täiendava mehaanilise töötlemise või sobitamiseta. Maido Ajaots, Konstruktsioonielemendid loengumatrjal, 2007 A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

9. 1. Masinaelementide vahetatavus ja kokkusobivuse nõuded • Vahetatavuse prtintsiibi järgimine võimaldab: • kiirendada tootmist ja alandada omahinda, • korraldada hulgitootmist, • spetsialiseerida tootmist, • valmistada vajalikus koguses masinate ja seadmete tagavaraosi, • korraldada remonti kulunud masinaosade ja koostude väljavahetamise teel; • lihtsustada tehniliste süsteemide ekspluatatsiooni ning remonti. A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

10. 1. Masinaelementide vahetatavus ja kokkusobivuse nõuded • Masinaelementide (toodete) geomeetriline vahetatavus: • Tagatakse vajaliku täpsusega detailide valmistamise ja nende montaažiga. • Valmistamise ja montaaži täpsusnõuded sätestatakse rahvuslike või rahvusvaheliste tolereerimissüsteemidega. • Käesoleval ajal on üldtunnustatuks kujunenud rahvusvaheline ISO (International Organization for Standardization) tolerantsisüsteem. • GPS – Geometrical Product Spetcificatsions – • toote geomeetriline määrang ( sellega tegeleb ISO komitee T213). A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

11. 1. Masinaelementide vahetatavus ja kokkusobivuse nõuded • GPS- ga tagatakse masinaelemendi (toote): • toimimisvõime, näiteks, masin töötab korralikult, kui on tagatud tööpinna sirgjoonelisus; • ohutus, näiteks, nõutud pinnasiledus väldib väntvõllis väsimuspragude tekkimise; • koostöövõime, näiteks, sobivalt valitud tolerantsid tagavad kolb-silinderpaari pikajalise töö; • vahetatavus, mis võimaldab osade asendamise remondi käigus; • majandusliku kasulikkuse. A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

12. 2. Mõõtmestamine ja tolereerimine • Mõõtmestamise ja tolereerimise põhimõisted • Mõõtmestamineon toote ja selle osade suuruse ja kuju määramine. Objekt esitatakse tehnilisel joonisel koos mõõtmete, asendi ja kuju nõuetega. • Nimimõõde projekteerimisel määratav esmasmõõde mis määrab komponendi esmasmõõde suuruse ja saadakse insenriarvutustest või muudest kaalutlustest lähtuvalt ning ümmardatakse eelisarvude rea lähima vastava (suurema või väiksema) väärtuseni. • Ava läbimõõt: D = 150 mm Nimimõõde A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

13. 2. Mõõtmestamine ja tolereerimine • Mõõtmestamise ja tolereerimise mõisted • Detaile on VÕIMATU VALMISTADA absoluutse täpsusega – et tegelikud mõõtmed võrduksid joonise nimimõõtmetega! • •Tolereerimine –nimimõõtmete varustamine piirhälvetega. • •Piirhälve – piirmõõtmeja nimimõõtme algebraline vahe. • - Ülemine hälve – suurimale piirmõõtmele vastav piirhälve. • Ava läbimõõdu ülemine piirhälve ES = eU, hole = 1 mm • - Alumine hälve – vähimale piirmõõtmele vastav piirhälve. • Ava läbimõõdu alumine piirhälveEI = eL, hole = 0 mm • Piirmõõde – vähim ja suurim lubatav mõõde. • D1 = D + EI = 150 + 0 = 150 mm • D2 = D + ES = 150 +1 = 151 mm A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

14. 2. Mõõtmestamine ja tolereerimine • Mõõtmestamise ja tolereerimise mõisted • Mõõtme tolerants - mõõtme lubatav kõikumise (hajumise) ulatus ehk piirmõõtmete (või piirhälvete) vahe. • Mida väiksem on detaili piirmõõtmete vahe e. tolerants, seda täpsemalt on suudetud detaile valmistada ja seda kõrgem on detaili maksumus! • - Mõõtme tolerants =piirmõõtmete algebraline vahe • - Mõõtme tolerants = piirhälvete algebraline vahe • Ava läbimõõdu tolerants: TD = D2 - D1 = 151 - 150 = 1 mm • TD = ES - EI = 1 - 0 = 1 mm A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

15. 2. Mõõtmestamine ja tolereerimine • Mõõtmestamise ja tolereerimise mõisted • Ava - mistahes haarav (seestpoolt mõõdetav) toote element • Võll - mistahes haaratav (väljastpoolt mõõdetav) toote element Priit Põdra, Masinaelemendid I loengumaterjal, 2011 A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

16. 2. Mõõtmestamine ja tolereerimine • ISO 286 ava ja võllide põhihälvete tabelid • ( ISO – International Organization for Standardization) • Esimene kord püüti luua rahvusvahelist tolerantside süsteemi luua International Standard Association (ISA) poolt enne Teist Maailmasõda mõõtmetele 1 mm kuni 500 mm. Töö lõpetati ISO poolt aastaks 1962 mõõtmetele kuni 3150 mm. • 1970 anti välja soovitused eelistolerantsiväljadele kasutamiseks masinaehituses. 1970-l hakati neid avaldama ISOstandarditena. • • 1988 anti välja ISO286-1 (esitab põhimõtted), ISO 286-2 (esitab arvväärtused) ja ISO1829 (esitab soovitatavad tolerantsiklassid). ISO süsteem on eelkõige mõeldud silindrilistele detailidele, kuid on rakendatav ka teistele analoogsetele mõõtmetele. • 2000. a. alguseks revideeriti standardid ISO286-1 ja ISO 1829 üheks standardiks. A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

17. 2. Mõõtmestamine ja tolereerimine • ISO 286 ava ja võllide põhihälvete tabelid • Standardi ISO 286-1:2010 kohaselt on kasutusel • 20TOLERANTSIJÄRKU IT01...IT20 • Tolearntsijärk (IT) näitab tolerantsivahemiku laiust ehk piirmõõtmete vahet ehk mõõtme täpsust: • IT01 - IT6 – täppisseadmetes: mõõteriistad kaliibrid, kiirekäigulised laagrid jt ; • IT5 ... IT12 – detailide istamisel: tööstuses koostamisel olulised mõõtmed; • 3. IT11 ... IT16 – pooltooted; • 4. IT16 ... IT18 – vabad mõõtmed ehitiste korral korral: koostamisel mitteolulised mõõtmed. A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

18. 2. Mõõtmestamine ja tolereerimine Ülesanne nr 2. Tolerantsi määramise näide Leida ava tolerants kui D = 150 mm ja tolerantsijärk IT = 9. D1 = 140 mm ja D2 = 160 mm A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

19. 2. Mõõtmestamine ja tolereerimine Ülesanne nr 2. Tolerantsi määramise näide Leida ava tolerants kui D = 150 mm ja tolerantsijärk IT = 9. Ülesande vastus: ? TD = ES - EI = = 100 μm A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

20. 2. Mõõtmestamine ja tolereerimine ISO tolerantsisüsteemi ava ja võlli põhihälved Täht näitab mõõtme tolerantsi paiknemist nulljoone suhtes! A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

21. 2. Mõõtmestamine ja tolereerimine Mõõtmestamise ja tolereerimise mõisted Maido Ajaots, Konstruktsioonielemendid loengumatrjal, 2007 A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

22. 2. Mõõtmestamine ja tolereerimine Ülesanne 3. Detaili tolereerimise näide A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

23. 2. Mõõtmestamine ja tolereerimine Ülesanne 3. Detaili tolereerimise näide Ø50 k7 – võlli otsa läbimõõt (ketirattaga ühendamise koht) Võlli tüüpi nimimõõde 50 mm; d = 50 mm k7 ehk IT7 tolerants on sellele 25 µm (tabelist); Td = 25 µm 50k7 ülemine piirhälve on +27µm(tabelist); es = eU, shaft = +27 µm 50k7 alumine piirhälve on seega +2 µm; ei = eL, shaft = +2 µm Piirmõõtmed on seega (50,002; 50,027) mm; d1 = d + ei = d + eL, shaft = 50 + 0,002 = 50,002 mm d2 = d + es = d + eU, shaft = 50 + 0,027 = 50,027 mm A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

24. 2. Mõõtmestamine ja tolereerimine Ülesanne 3. Detaili tolereerimise näide A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

25. 2. Mõõtmestamine ja tolereerimine Ülesanne 3. Detaili tolereerimise näide 14 N9 – võlli liistusoone laius Ava tüüpi nimimõõde 14 mm; D = 14 mm N9 ehk IT9 tolerants on sellele 43 µm (tabelist); TD = 43 µm 14N9 ülemine piirhälve on 0µm(tabelist); es = eU, hole = 0 µm 14N9 alumine piirhälve on seega -43 µm; ei = eL,hole -43 µm Piirmõõtmed on seega (13,957; 13) mm; d1 = d + ei = d + eL,hole =14 + (-0,043) = 13,957 mm d2 = d + es = d + eU, hole =14 + 0 = 14 mm A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

26. 3. Istu analüüs Istu mõiste ja liigitus Ist näitab liikuvuse astet liites. Ist koostatava liite • võlli tüüpi komponendi välismõõtme ja • ava tüüpi komponendi sisemõõtme vastastikune seos. 3 tüüpi : ping-, lõtk- ja siirdeistud Lõtkist; S – lõtk. Pingist; N – ping. A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

27. 3. Istu analüüs Istude moodustamine Ava- ja võllipõhine süsteem Eelistada tuleks üldjuhul avapõhiseid iste! Võlli tolerantsijärk on üldjuhul väiksem ava tolerantsijärgust! Maido Ajaots, Konstruktsioonielemendid loengumatrjal, 2007 A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

28. 3. Istu analüüs Võllipõhise süsteemi näide Maido Ajaots, Konstruktsioonielemendid loengumatrjal, 2007 A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

29. 3. Istu analüüs • Ülesanne 4. Istu analüüs • Millise istu tüübiga on tegemist (ava- või võllipõhine)? • Millised detailid moodustavad istu? • Kas vaadeldav ist on ISO 286-1:2010 standardi soovitatud istude hulgast? (kohendada ist vastavalt standardile). • Istu analüüs. Leida istu tolerants. Määrata piirlõtkud või piirpingud. Järeldada mis tüüpi istuga on tegemist. Miks just sellist tüüpi istuga on tegemist, mida see peab tagama? • Teha istu analüüsi skeem (mõõtkavas). A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

30. 3. Istu analüüs Ülesanne: Ülesanne 4. Istu analüüs A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

31. 3. Istu analüüs Ülesanne 4. Istu analüüs Eelistatud avapõhised istud (ISO 286-1:2010) Priit Põdra, Masinaelemendid I loengumaterjal, 2011 A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

32. 3. Istu analüüs • Ülesanne 4. Istu analüüs • Ist Ø50 H7/k7 • Tegemist on avapõhise istuga kuna ava tolerants on H7, st ava mõõtme alumine piirhälve (põhihälve) võrdub nulliga. • NB! Eelistada tuleks üldjuhul avapõhiseid iste. Avade valmistamine on üldjuhul kulukam, kuna • tarvis on spetsiaalseid tööriistu, mille välisläbimõõtpeab tagama vajaliku nimimõõtme ja H tolerantsi. Avad valmistatakse olemasolevate instrumentidega (puurid, hõõritsad, mis tagavad H tolerantsi). Võllid valmistatakse sobivate tolerantsidega. • Istu moodustavad: ava – vintsi ketiratta ava; võll – vintsi võll. • ISO 286-1:2010 standardi soovitatud ist – Ø50 H7/k6. • Kuna tegemist on ketiratta rummu istuga, siis soovitatkse kasutada siirdeistu. Ketiratas peaks olema eemaldatav. Samas suur lõtk võlli ja ketiratta vahel võib põhjustada vibratsiooni ja kettülekande töökindel töö pole antud juhul tagatud. A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

33. 3. Istu analüüs Ülesanne 4. Istu analüüs 4. Enamkasutatavate ava ja võlli piirhälbete ISO 286 tabelitest saame: ES = 25 µm; EI = 0; es = 18 µm;ei= 2 µm. Või vastavalt uusimale standardile ISO 286-1:2010: eU, hole = 25 µm; eL, hole = 0; eU, shaft= 18 µm;eL, shaft= 2 µm; A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

34. 3. Istu analüüs Vastavalt uusimale standardile ISO 286-1:2010: Tolerantsiväli (T):TD = eU, hole – eL, hole= 25 µm,Td = eU, shaft – eL, shaft= 16 µm. Istu (lõtku-) tolerants (T0): T0= TD+ Td= 25 +16 = 41 µm, Piirmõõtmed(Dmax, Dmin, dmax, dmin): Dmax = Dnom + eU,hole= 50 + 0,025 = 50,025 mm,Dmin= Dnom+ eL,hole= 50 + 0 = 50 mm,dmax= Dnom+ eU, shaft= 50 + 0,018 = 50,018 mm,dmin= Dnom+ eL,shaft = 50 + 0,002 = 50,002 mm. Piirlõtkud (-pingud) (Smax, Smin, Nmax, Nmin): Smax= Dmax – dmin = eU,hole – eL, shaft = =25 – 2 = 23 µm s.o. maksimaalne lõtk, Smin = Dmin – dmax = eL, hole – eU, shaft = = 0 – 18 = - 18 µm s. o. minimaalne lõtk, järelikult maksimaalne ping: Nmax = - Smin = 18 µm Ülesanne 4. Istu analüüs 4. A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut

35. 3. Istu analüüs Ülesanne 4. Istu analüüs 4. 5. A. Sivitski, MHE0041 Masinaelemendid I TTÜ Mehhatroonikainstituut